Сосредоточение группы Пикера против северного фланга 5-й ударной армии завершилось в полдень 20 августа. Немецкий контрудар начался в 14.00 берлинского времени. Наступление было хорошо поддержано артиллерией XXIX армейского корпуса с юга (это было возможно вследствие узости фронта вклинения). Уже в первом порыве был взят Семеновский. Навстречу 3-й горно-егерской дивизии наступали на Апексеевку части 111-й пехотной дивизии. К исходу дня противнику удалось сузить основание прорыва до 3 км. Однако полностью срезать вбитый в их оборону клин немцам не удалось. Вместе с тем 5-я ударная армия оказалась перед лицом опасности повторить судьбу 2-й ударной армии.

Помимо серьезного кризиса на земле, 20 августа стало критическим моментом в сражении в воздухе. В этот день 8-я воздушная армия, имея боеготовыми всего 286 самолетов (128 штурмовиков, 116 истребителей и 42 бомбардировщика), произвела 738 самолето-вылетов. Для сравнения: 17 июля 374 самолетами было произведено 770 самолето-вылетов. Таким образом, высокая активность советских ВВС была достигнута за счет увеличения числа вылетов в день на одну машину. В воздухе было настолько тесно, что советские штурмовики даже атаковали бомбардировщики противника. На высоте 1800 м 11 Ил-2 655-го штурмового авиаполка под прикрытием истребителей столкнулись с крупной группой Ю-87, атаковали немецкие бомбардировщики и вынудили отказаться от выполнения задачи. Штурмовики заявили о шести сбитых «Юнкерсах». Решительная борьба за воздух стоила авиации Южного фронта потерь за день 20 августа 28 самолетов (14 истребителей, 11 штурмовиков и 3 бомбардировщика). Со стороны противника было отмечено 660 самолето-пролетов.

Командование Южного фронта ответило на удары по флангам симметрично — собственными контрударами по флангам наступающих группировок противника. 5-я ударная армия двумя стрелковыми дивизиями и одной танковой бригадой с утра 21 августа нанесла удар из района Калиновка на Семеновский во фланг контрудару 3-й горно-егерской дивизии. Одновременно из района высоты 172 на Гараны наносили удар одна механизированная и одна танковая бригады 4-го гвардейского механизированного корпуса, подчиненные на эту операцию командующему 5-й ударной армией. Кроме того, прорвавшиеся вперед части 5-й ударной армии использовали открытый фланг наступающей группы Пикера и атаковали его с запада. Ликвидация вклинения противника на южном фланге прорыва, в районе Алексеевки, была возложена на 2-й гв. механизированный корпус 2-й гв. армии.

К 19.00 21 августа кризис на фронте 5-й ударной армии был полностью преодолен, противник был вынужден оставить Семеновский и отойти на Гараны. Хуже обстояло дело в районе Алексеевки, где неудачные действия 2-го гвардейского механизированного корпуса существенных результатов не дали. Боеспособность корпуса еще больше понизилась: в строю осталось 13 Т-34, 10 Т-70 и 4 СУ-152. Еще 51 Т-34 и 10 Т-70 числились в ремонте. Однако потери мехкорпуса были не напрасными. Под угрозой окружения Холлидт был вынужден отвести левый фланг XXIX армейского корпуса на р. Крынку. К 22 августа группа Рекнагеля была выбита из Алексеевки, Камышевахи и отошла на рубеж р. Крынки, сохраняя плацдарм на восточном берегу реки, в районе Успенской. Пробитая в немецкой обороне брешь расширилась до 12 км.

8-я воздушная армия 21 августа стремилась удержать пространство над полем сражения и вновь только за счет интенсивного использования имеющихся самолетов выполнила 623 самолето-вылета силами 250 боевых машин. Потери ВВС Южного фронта за день составили 15 машин (10 истребителей и 5 штурмовиков). Натиск противника в воздухе начал слабеть.

В отсутствие града контрударов 5-я ударная армия получила возможность продвигаться вперед. В течение дня 22 августа был захвачен еще один плацдарм на р. Крынке южнее Колпаковки. Это фактически решило судьбу железной дороги, являвшейся основной линией снабжения XXIX армейского корпуса. С плацдармов на Крынке железная дорога попадала в радиус действия советской артиллерии.

22 августа Холлидт докладывал командованию группы армий «Юг»: «В качестве временного пополнения в теперешнем районе прорыва, армия вводом в дело последних резервов и безоглядным оголением не подвергнувшихся атаке фронтов усилила силы, стоящие в центре тяжести обороны, а именно XVII АК, в частности — восемью усиленными батальонами и двумя артиллерийскими дивизионами IV АК, левое крыло XXIX АК (111-ю и 336-ю пехотные дивизии), в частности — десятью батальонами и четырьмя артиллерийскими дивизионами с правого фланга корпуса.

Неатакованные участки фронта теперь не в состоянии отразить вражеские атаки силами более одного вражеского батальона.

Боеспособность дивизий этой армии, таким образом, настолько ослаблена, что они не в состоянии на длительный срок удерживать оборону без срочного подкрепления как минимум двумя соединениями и ощутимого пополнения».

Кроме того, Холлидт в докладе Манштейну привел данные по потерям армии с 18 по 21 августа 1943 г. — 6814 только унтер-офицеров и солдат. Это заставляет относиться с недоверием к опубликованной Цеттерлингом и Франксоном цифре потерь 6-й армии по «десятидневкам»: с 11 по 20 августа 1683 человека и с 21 по 31 августа — 3439 человек.

Холлидт все же получил новые соединения для продолжения оборонительной операции. Прибывающая из Крыма по железной дороге 13-я танковая дивизия опоздала к первому контрудару. Последовательности контрударов, сдерживающих расширение плацдарма и позволяющих собрать в районе прорыва крупные силы артиллерии, не получилось. 21 августа стало в этом плане решающим днем советского наступления. Под ударами авиации и артиллерии оборона 336-й пехотной дивизии была расшатана и начали продвигаться вперед 2-й гв. армия и 28-я армия. 2-я гв. армия продвинулась в направлении Успенской, а 28-я армия начала вводить в бой стоявшие во втором эшелоне дивизии. 37-й стрелковый корпус 21 июля вышел к линии обороны «Висла», т. е. на рубеж р. Крынки.

Состояние прибывающей в распоряжение Холлидта танковой дивизии также было далеко от идеала. В составе 13-й танковой дивизии было по одному батальону от 66-го и 93-го танкогренадерских полков, 4-й танковый полк в составе одного батальона четырехротного состава. В дивизии насчитывалось 47 Pz.Kpfw.IV с 75-мм длинноствольным орудием, 7 Pz.Kpfw.III с 50-мм длинноствольным орудием и 6 командирских танков. Противотанковую артиллерию соединения составляли восемнадцать 75-мм буксируемых пушек. В артиллерийском полку были преимущественно буксируемая артиллерия и шесть «Хуммелей». Сосредоточение 13-й танковой дивизии в районе к юго-западу от Саур-Могильского завершилось 22 августа.

Холлидт решил строго придерживаться первоначального плана. После завершения сосредоточения 13-й танковой дивизии XVII армейский корпус получил от командования 6-й армии приказ на контрудар в южном направлении. Целью контрудара назывался разгром советского 4-го гв. механизированного корпуса в районе Кринички и создание предпосылок для сужения и закрытия бреши между XVII и XXIX армейскими корпусами. Левый фланг контрудара 13-й танковой дивизии обеспечивало наступление группы Пикера на Семеновский. Контрудар 23 августа с участием 13-й танковой дивизии был последней надеждой командования 6-й армии на удержание обороны по Миусу.